DE102006041936A1 - Position-sensitive, contactlessly measuring sensor arrangement calibrating method for determining position of e.g. finger, in motor vehicle, involves determining distance of sensor and detecting value during minimum distance of object - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Kalibrierung einer solchen Sensoranordnung.The The invention relates to a device with a position-sensitive, contactless measuring sensor arrangement for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle, and a method for calibrating a such sensor arrangement.
In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Multifunktionsbedieneinrichtungen verwendet, die eine Anzeigevorrichtung umfassen. Die Anzeigevorrichtung ist häufig mit einem positionsbestimmenden Messsensor ausgestattet, der eine Position einer Berührung durch einen Nutzer bestimmen kann. Solche Anzeigevorrichtungen werden als Touch-Screens bezeichnet. Auf der Anzeigevorrichtung werden beispielsweise Bedienelemente eingeblendet, denen Funktionen und/oder Aktionen zugeordnet sind, die bei einer Berührung einer solchen als Touch-Screen ausgebildeten Anzeigevorrichtung an einer entsprechenden Stelle ausgeführt werden. Die für das Darstellen der unterschiedlichen Bedienelemente zur Verfügung stehende Anzeigefläche ist in der Regel begrenzt. Um bei einer Vielzahl von dargestellten Bedienelementen nur genau ein Bedienelement mittels einer Berührung zu betätigen, ist eine Konzentration und Sorgfalt seitens eines Nutzers erforderlich. Bei einer Fahrt auf unebenen Straßen ist es für einen Nutzer mit großen Fingern häufig schwierig, eine solche Bedienhandlung während der Fahrt auszuführen. Daher ist es wünschenswert, eine Bedienabsicht eines Nutzers vor einer Berührung des positionsbestimmenden Messsensors zu erfassen und einzelne oder mehrere der dargestellten Bedienelemente, für die eine erhöhte Bedienwahrscheinlichkeit ermittelt wurde, optimal für eine Betätigung skaliert darzustellen. Hierfür ist es erforderlich, die Position des zur Bedienung benutzten Objekts, beispielsweise eines Körperteils, insbesondere eines Fingers, vor einer eigentlichen Betätigungshandlung zu erfassen.In modern motor vehicles are increasingly multi-functional controls used, which include a display device. The display device is common equipped with a position-determining measuring sensor, which has a Position of a touch determined by a user. Such displays become referred to as touch screens. Be on the display device For example, display controls that functions and / or Actions are assigned to those who touch one as a touch screen trained display device at a corresponding location accomplished become. The for the presentation of the different controls available display area is usually limited. To be presented at a variety of Controls only exactly one control by means of a touch to actuate, A concentration and care on the part of a user is required. When driving on uneven roads, it is for one Users with big ones Fingers are often difficult such an operation during to carry out the journey. Therefore, it is desirable an operating intention of a user before touching the position-determining Measuring sensor to capture and one or more of the illustrated Controls, for the one increased Operating probability was determined, optimally scaled for one operation display. Therefor It is necessary, the position of the object used for operation, for example a body part, especially a finger, before an actual act of action to capture.
Um
die Position eines Körperteils
berührungslos
messen zu können,
ist in der Druckschrift
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung für eine Bestimmung der Position eines Objekts, insbesondere der Positionsbestimmung eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, sowie eine Vorrichtung mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, zu schaffen, mit denen eine einfache und zuverlässige Kalibrierung der Sensoranordnung erreicht werden kann.Of the Invention is the technical object of a method for Calibration of a sensor arrangement for a determination of the position an object, in particular the position determination of a body part in a motor vehicle, as well as a device with a position sensitive, contactless measuring sensor arrangement for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle, with which to create a simple and reliable Calibration of the sensor arrangement can be achieved.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 geschaffen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Technical object is achieved by a method with the Features of claim 1 and a device with the features of claim 11 created. Further advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die einzelnen Entfernungsmesssensoren der Sensoranordnung unter für alle Entfernungsmesssensoren einheitliche Bedingungen durchzuführen ist, damit unterschiedliche Störeinflüsse, die auf die Entfernungsmessung zurückwirken, möglichst für alle Entfernungsmesssensoren identisch sind. Insbesondere wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, wobei die Sensoranordnung mehrere Entfernungsmesssensoren umfasst, deren Positionen im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, welches folgende Schritte umfasst: Ermitteln eines ersten Sensormesswerts für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren für das Objekt an einem bekannten Ort und Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, eines Abstands des entsprechenden Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort und eines Minimalabstands-Sensormesswerts, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor erfasst wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Entfernungsmesssensoren so betrieben werden, dass sich für jeden der Entfernungsmesssensoren jeweils bei einem minimalen Abstand des Objekts von diesem Entfernungsmesssensor ein Minimalabstands-Sensormesswert ergibt. Dieser muss somit nicht vermessen werden. Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, dass lediglich an einem bekannten Ort von den Entfernungsmesssensoren jeweils ein erster Sensormesswert erfasst werden muss. Anhand des Abstands des bekannten Orts von den vorbekannten Positionen der Entfernungsmesssensoren kann jeweils eine Geradensteigung für jeden einzelnen Entfernungsmesssensor ermittelt werden. Der jeweilige Minimalabstands-Sensormesswert und die Geradensteigung sind für jeden der Entfernungsmesssensoren ausreichend um dessen Sensormesswerte zu kalibrieren. Sind die einzelnen Entfernungsmesssensoren kalibriert, so ist die gesamte Sensoranordnung kalibriert.The invention is based on the finding that the individual distance measuring sensors of the sensor arrangement is to be carried out under conditions which are uniform for all distance measuring sensors, so that different interfering influences, which act on the distance measurement, are as far as possible identical for all distance measuring sensors. In particular, a method is proposed for calibrating a position-sensitive, non-contact measuring sensor arrangement for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle, wherein the sensor arrangement comprises a plurality of distance measuring sensors, the positions of which are already known in space and for the at least in one measuring range between a distance of the object from the corresponding distance measuring sensor and a sensor measured value can be approximated by means of a straight line equation, comprising the steps of: determining a first sensor measured value for each of the plurality of distance measuring sensors for the object in a known location and calculating a straight line slope for each of the plurality of distance measuring sensors using the corresponding first sensor measured value, a distance of the corresponding distance measuring sensor from the known location and a minimum distance sensor measured value, which at a minima len distance of the object is detected by the corresponding distance sensor. In this case, it is assumed that the distance measuring sensors are operated in such a way that a minimum distance sensor measured value results for each of the distance measuring sensors in each case with a minimum distance of the object from this distance measuring sensor. This does not have to be measured. The proposed method is thus characterized in that only one known sensor position must be detected by the distance measuring sensors at a known location. On the basis of the distance of the known location from the previously known positions of the distance measuring sensors, in each case a straight line gradient can be determined for each individual distance measuring sensor. The respective minimum distance sensor reading and the line slope are sufficient for each of the rangefinding sensors to calibrate its sensor readings. If the individual distance measuring sensors are calibrated, then the entire sensor arrangement is calibrated.
Die Geradensteigung kann aus der Differenz des ersten Sensormesswerts und des entsprechenden Minimalabstands-Sensormesswerts geteilt durch den entsprechenden Abstand des Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort ermittelt werden. Die für die Kalibrierung vorzunehmenden Berechnungen sind somit einfach und lassen sich schnell, zuverlässig ausführen.The Line slope can be from the difference of the first sensor reading and the corresponding minimum distance sensor reading divided by the corresponding distance of the distance measuring sensor of the known Location to be determined. The for the calibration to be made is thus easy and can be fast, reliable To run.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung mehrere Entfernungsmesssensoren umfasst, deren Position im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des vermessenen Objekts und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, ist vorgesehen, dass erste Sensormesswerte für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren für das Objekt an einem bekannten Ort erfassbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Recheneinheit für ein Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, eines Abstandes des entsprechenden Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort und eines Minimalabstands-Sensormesswerts, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor erfasst wird.at a device according to the invention with a position-sensitive, non-contact measuring sensor arrangement for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle, wherein the sensor arrangement comprises a plurality of distance measuring sensors includes whose position in space are previously known and for the at least in a measuring range, a relationship between a distance of the measured object and a sensor measured value by means of a straight line equation is approximated, it is provided that first sensor readings for each of the several distance measuring sensors for the object at a known Location are detectable. The device according to the invention comprises a Arithmetic unit for a Calculating a line slope for each of the plurality of ranging sensors based on the corresponding first sensor reading, a distance the corresponding distance measuring sensor from the known location and a minimum distance sensor reading, at a minimum distance of the object from the corresponding one Distance sensor is detected.
Bei dem bekannten Ort handelt es sich vorzugsweise um einen Ort, der auf einer Oberfläche eines taktilen Sensors liegt. Eine Berührung des taktilen Sensors durch das Objekt legt somit den Zeitpunkt fest, an dem die ersten Sensormesswerte erfasst werden. Der taktile Sensor kann beispielsweise ein Taster sein, der im Messbereich aller Entfernungsmesssensoren liegt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Abstand des bekannten Orts von den einzelnen Entfernungsmesssensoren nur einmal bestimmt werden muss und bereits vor einem Beginn des Kalibrierungsverfahrens bekannt ist. Während der Kalibrierung sind somit keine Berechnungen hierfür erforderlich.at the known place is preferably a place that on a surface a tactile sensor is located. A touch of the tactile sensor through the object thus determines the time at which the first Sensor measured values are detected. The tactile sensor, for example, a Be button that is within the measuring range of all distance measuring sensors. Such an embodiment offers the advantage that the distance of the known location from the individual distance measuring sensors must be determined only once and already known before a start of the calibration procedure is. While The calibration thus no calculations are required for this.
Da Sensoranordnungen zur Bestimmung der Position eines Objekts in einem Kraftfahrzeug häufig zusammen mit einer Anzeigevorrichtung genutzt werden, ist eine Positionierung eines Tastschalters meist geometrisch nur so möglich, dass sich die Abstände von den einzelnen Entfernungsmesssensoren deutlich unterscheiden. Dies ist für eine Kalibrierung nachteilig, da sich Störeinflüsse auf die unterschiedlichen Entfernungsmesssensoren unterschiedlich stark auswirken. Für die Entfernungsmesssensoren, die einen kleineren ersten Sensormesswert für das Objekt an dem bekannten Ort erzeugen, machen sich beispielsweise statistische Schwankungen des ersten Sensormesswerts stärker bemerkbar als für die Entfernungsmesssensoren, die einen größeren ersten Sensormesswert erzeugen.There Sensor arrangements for determining the position of an object in a Motor vehicle often together used with a display device is a positioning a key switch usually geometrically only possible so that the distances from clearly distinguish between the individual distance measuring sensors. This is for a calibration disadvantageous, since interfering with the different Distance measuring sensors have different effects. For the distance measuring sensors, which is a smaller first sensor reading for the object on the known one Generating a location, for example, makes statistical fluctuations the first sensor reading more noticeable as for the rangefinder sensors, which provide a larger first sensor reading produce.
Ferner ist es wünschenswert, eine Kalibrierung der Sensoranordnung für einen Nutzer transparent auszugestalten. Eine solche transparente, d.h. für den Nutzer nicht wahrnehmbare, Kalibrierung lässt sich vorteilhafterweise mit einer Ausführungsform der Erfindung leichter bewerkstelligen, bei der der taktile Sensor ein positionsbestimmender Messsensor ist und die Abstände der Entfernungsmesssensoren von dem bekannten Ort anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelt werden. Wird der positionsbestimmende Messsensor, beispielsweise als Sensor zum Erfassen von Nutzereingaben verwendet, so kann eine Nutzereingabe verwendet werden, um die Sensoranordnung zu kalibrieren.Further it is desirable a calibration of the sensor arrangement transparent to a user embody. Such transparent, i. imperceptible to the user, Calibration leaves Advantageously easier with an embodiment of the invention accomplish, in which the tactile sensor is a position-determining Measuring sensor is and the distances the distance measuring sensors from the known location on the basis of the measured data the position-determining measuring sensor can be determined. Will the position-determining measuring sensor, for example as a sensor for detecting used by user input, so a user input can be used to calibrate the sensor array.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht somit vor, dass der positionsbestimmende Messsensor ein rechteckig ausgebildeter Touch-Screen ist, an dessen Ecken die mehreren Entfernungsmesssensoren angeordnet sind. Eine Sensoranordnung mit vier Entfernungsmesssensoren hat sich als besonders vorteilhaft für die Ermittlung der Position im Raum erwiesen. Um eine dreidimensionale Positionsermittlung eindeutig im Raum ausführen zu können, sind mindestens drei Entfernungsmesssensoren erforderlich. Eine Verwendung von vier Positionsentfernungsmesssensoren hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch eine Redundanz eingefügt wird. Die Redundanz bewirkt, dass eine Plausibilisierung bei der Bestimmung der Position des Objekts vorgenommen werden kann. Insgesamt wird bei einer solchen Ausführungsform die Genauigkeit der Positionsbestimmung und eines Raumbereichs, in dem eine zuverlässige Positionsbestimmung vorgenommen werden kann, gegenüber einer Ausführungsform mit nur drei Entfernungsmesssensoren vergrößert.A particularly preferred embodiment The invention thus provides that the position-determining measuring sensor a rectangular trained touch screen is at the corners of the a plurality of distance measuring sensors are arranged. A sensor arrangement Using four range sensors has proven to be particularly beneficial for the Determination of position in space proved. To a three-dimensional To be able to perform position determination clearly in the room, are at least three distance measuring sensors required. A use of four position range sensors has proven to be advantageous because this redundancy is inserted. The redundancy causes a plausibility check in the determination of the Position of the object can be made. Overall, at such an embodiment the accuracy of the position determination and a spatial area, in which a reliable Position determination can be made against one embodiment enlarged with only three distance sensors.
Wie oben bereits ausgeführt ist, ist es vorteilhaft, wenn der bekannte Ort, an dem die ersten Sensormesswerte für die Kalibrierung erfasst werden, ungefähr gleich weit von den einzelnen Entfernungsmesssensoren entfernt ist. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Objekt den positionsbestimmenden Messsensor möglichst mittig in Bezug auf die einzelnen Entfernungsmesssensoren der Sensoranordnung berührt. Dieses kann erreicht werden, indem ein erstes zu betätigendes Bedienelement auf dem Touch-Screen so angeordnet wird, dass es von allen Entfernungsmesssensoren ungefähr einen identischen Abstand aufweist. Dieses erste zu betätigende Bedienelement kann als eine Aufforderung angesehen werden, das Objekt an den bekannten Ort zu bewegen. Dies kann erfolgen, indem beispielsweise in das Bedienelement ein Text eingeblendet wird, der einen Nutzer zur Betätigung des Bedienelements auffordert. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, den Nutzer auf andere Weise, beispielsweise durch eine Audioausgabe oder eine andere visuelle Ausgabe aufzufordern, den Touch-Screen möglichst mittig einmal zu berühren.As already explained above is, it is advantageous if the familiar place where the first Sensor readings for The calibration will be recorded approximately equidistant from the individual Distance measuring sensors is removed. Therefore, it is advantageous if the object the position-determining measuring sensor as possible contacted centrally with respect to the individual distance measuring sensors of the sensor arrangement. This can be achieved by a first to be operated control on The touch screen is arranged so that it is from all distance sensors approximately has an identical distance. This first operating element to be operated can be considered as an invitation to the object to the known Place to move. This can be done by, for example, in the A text that displays a user to operate the Control panel prompts. Likewise, it is advantageously possible, the Users in other ways, such as through an audio output or to request another visual edition, the touch screen preferably to touch once in the middle.
Um auszuschließen, dass die Kalibrierung mit einem bekannten Ort ausführt wird, der sehr ungleiche Abstände zu den einzelnen Entfernungsmesssensoren aufweist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelt wird, ob der bekannte Ort in einem festgelegten Ortsbereich liegt, und eine Berechnung der Geradensteigung nur erfolgt, wenn der bekannte Ort in dem festgelegten Ortsbereich liegt.Around ruled out that the calibration is performed with a known location, the very unequal distances to the individual distance measuring sensors, is at a preferred embodiment provided that based on the measurement data of the position-determining Measuring sensor is determined whether the known location in a specified Local area, and a calculation of the straight line slope is if the known location is in the specified location area.
Bei der Verwendung der Kalibrationsergebnisse ist es häufig wünschenswert, anstelle eines Sensormesswerts und einer Geradensteigung zwei Sensormesswerte und einen Abstand zu verwenden, wobei der Abstand die Entfernung zwischen den Positionen angibt, an denen die zwei Sensormesswerte erzeugt werden. Nimmt man als einen der zwei Sensormesswerte den Minimalabstands-Sensormesswert und als zweiten der Sensormesswerte einen sogenannten Einheitsabstands-Sensormesswert, der an einer Position erzeugt wird, die einen Einheitsabstand oder Normabstand von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor aufweist so erhält man einen bevorzugten Kalibrierungsdatensatz. Daher sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform vor, dass anhand der Geradensteigung und dem Minimalabstands-Sensormesswert eines jeden Entfernungsmesssensors für jeden Entfernungsmesssensor ein Einheitsabstands-Sensormesswert ermittelt wird. Der Einheitsabstands-Sensormesswert ist vorzugsweise so gewählt, dass er einen Normabstand von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor entspricht. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, als Normabstand den Abstand zwischen zwei Entfernungsmesssensoren zu nehmen. Bei einem als rechteckig ausgestalteten Touch-Screen, an dessen Ecken die Entfernungsmesssensoren angeordnet sind, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Touch-Screen-Breite als Normabstand zu verwenden. Dies bedeutet, dass von dem Touch-Screen die Seite mit der größeren Seitenlänge als Normabstand verwendet wird.at It is often desirable to use the calibration results instead of a sensor reading and a line slope, two sensor readings and to use a distance, the distance being the distance indicates between the positions where the two sensor readings are generated become. Taking as one of the two sensor readings the minimum distance sensor reading and as second of the sensor measured values a so-called unit-distance sensor measured value, which is generated at a position which is one unit distance or Standard distance from the respective distance sensor has so receives a preferred calibration dataset. Therefore, a special looks preferred embodiment that based on the line slope and the minimum distance sensor reading of a every distance sensor for each ranging sensor has a unit distance sensor reading is determined. The unit spacing sensor reading is preferably chosen so that it is a standard distance from the respective distance sensor equivalent. As particularly advantageous, it has been found as Standard distance the distance between two rangefinder sensors too to take. For a rectangular touch screen, on whose corners the rangefinder sensors are located, it has turned out to be beneficial, the touch screen width than Standard distance to use. This means that from the touch screen the page with the larger side length than Standard spacing is used.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, bei jeder Betätigung des positionsbestimmenden Messsensors einen entsprechenden Betätigungsort als bekannten Ort für eine Kalibrierungsverifikation zu verwenden, sofern insbesondere der Betätigungsort in einem (oben bereits erwähnten) festgelegten Ortsbereich des positionsbestimmenden Messsensors liegt. Hierdurch wird es möglich, die Kalibrierung fortlaufend anzupassen. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft bei Entfernungsmesssensoren, die die Entfernung mittels der Übertragung von Hochfrequenzsignalen über den Körper des Nutzers ermitteln. Hierbei ist das kapazitiv gemessene Signal beispielsweise von einer Körperhaltung auf dem Fahrzeugsitz abhängig, in den der Hochfrequenzsender integriert ist. Ebenso haben eine Luftfeuchtigkeit und andere Körperfaktoren einen Einfluss auf die Sensormesswerte. Somit ist bei einer fortlaufenden Kalibrierungsverifikation gewährleistet, dass jeweils eine optimale Kalibrierung der Sensoranordnung vorliegt. Eine Kalibrierungsverifikation bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die bei der ersten Kalibrierung ermittelten Kalibrierungswerte, die in Form des Minimalabstands-Sensormesswerts und der Geradensteigung bzw. dem Einheitsabstands-Sensormesswert vorliegen, jeweils neu bestimmt werden können, sofern dies erforderlich ist, weil beispielsweise die neu ermittelten Kalibrierungswerte oberhalb von festgelegten Schwellwerten von den zuvor ermittelten Kalibrierungswerten für einen oder alle Entfernungsmesssensoren abweichen.When It has proven to be particularly advantageous for each actuation of the position-determining measuring sensor a corresponding actuation location as a known place for to use a calibration verification, if in particular the place of actuation in one (already mentioned above) fixed local area of the position-determining measuring sensor is located. This will make it possible to adjust the calibration continuously. This proves to be special advantageous in distance measuring sensors, which means the distance the transmission of High-frequency signals over the body determine the user. Here is the capacitive measured signal for example, from a posture depending on the vehicle seat, in which the high-frequency transmitter is integrated. Likewise have one Humidity and other body factors an influence on the sensor measured values. Thus, in a continuous Calibration verification ensures that in each case an optimal calibration of the sensor arrangement is present. A calibration verification in this context means that the calibration values determined during the first calibration, the in the form of the minimum distance sensor reading and the line slope or the unit distance sensor measured value can be redefined, if necessary is because, for example, the newly determined calibration values above specified thresholds from those previously determined Calibration values for one or all distance measuring sensors deviate.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz angeordnet ist und eine weitere Aufforderung ausgegeben wird, das Objekt an einen weiteren bekannten Ort zu bewegen, der sich nahe oder an dem von einem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor befindet, zweite Sensormesswerte von dem Objekt an dem weiteren bekannten Ort erfasst werden, überprüft wird, ob der weitere bekannte Ort einen Grenzwertabstand von dem dem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor unterschreitet und falls dies der Fall ist, die Geradensteigung und/oder der Einheitsabstands-Sensormesswert des dem Nutzer zugewandten oberen Entfernungsmesssensors anhand des zweiten Sensormesswerts neu bestimmt wird und dem dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor unter Berücksichtigung des zweiten Sensormesswerts und empirisch ermittelter Korrekturfaktoren der entsprechende Einheitsabstands-Sensormesswert und/oder die entsprechende Geradensteigung neu ermittelt wird. Hierdurch wird es möglich, Einflüsse auf die dem Nutzer zugewandten Entfernungsmesssensoren aufgrund von Körperteilen zu berücksichtigen, die sich, zumindest bei einer Bedienhandlung, in einem Messbereich der Entfernungsmesssensoren befinden. Wird die Bedienung durch die Hand der Körperseite des Nutzers durchgeführt, die der Sensoranordnung am nächsten liegt, und als Objekt der Zeigefinger des Körpers verwendet, so beeinflusst ein abgespreizter Daumen ebenfalls insbesondere den dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor am stärksten. Daher hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, einen empirisch ermittelten Korrekturfaktor vorzusehen, um die Sensormesswerte des entsprechenden Entfernungsmesssensors anzupassen. Hierzu wird mittels des Korrekturfaktors in der Regel die Steilheit der Geradensteigung gesteigert. Dies bedeutet, dass der zur Verfügung stehende Messbereich eingeschränkt ist bzw. eine Auflösung der Entfernungsmessung dieses Entfernungsmesssensors beschränkt ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the sensor arrangement is arranged in a motor vehicle between a driver's seat and a passenger seat and a further request is issued to move the object to another known location, which is close to that of a user It is checked whether the other known location falls below a threshold distance from the remote from the user upper rangefinder and, if so, the line slope and / or the unit spacing Sensor measured value of the user facing upper rangefinding sensor is redetermined on the basis of the second sensor measured value and the user facing the lower rangefinding sensor taking into account the second sensor measured value and empirically determined Correction factors of the corresponding unit distance sensor measured value and / or the corresponding line slope is redetermined. This makes it possible to take into account influences on the distance measuring sensors facing the user on account of body parts which, at least in the case of an operating action, are located in a measuring range of the distance measuring sensors. When the operation is performed by the hand of the user's body side closest to the sensor assembly and used as an object of the forefinger of the body, a splayed thumb also greatly affects especially the user-facing lower range finding sensor. Therefore, it has proven to be advantageous to provide an empirically determined correction factor in order to adapt the sensor measured values of the corresponding distance measuring sensor. For this purpose, the steepness of the line slope is usually increased by means of the correction factor. This means that the available measuring range is limited or a resolution of the distance measurement of this distance measuring sensor is limited.
Werden Entfernungsmesssensoren verwendet, die über den Körper des Nutzers übertragene Hochfrequenzsignale auswerten, so ist es möglich, Bedienhandlungen, die von einem Fahrer vorgenommen werden, von denen eines Beifahrers zu unterscheiden, indem in die Fahrzeugsitze Hochfrequenzsender integriert werden, die unterschiedlich codierte Hochfrequenzsignale aussenden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass eine Kalibrierung für einen weiteren Nutzer entsprechend ausgeführt wird. Dies bietet den Vorteil, dass durch den Körper des weiteren Nutzers (Beifahrer) verursachten Beeinflussungen der Entfernungsmesssensoren bei einer Bedienhandlung Rechnung getragen werden kann, die in der Regel gerade die Sensoren betreffen, die von dem Nutzer (Fahrer) nicht beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass für einen Beifahrer eine Korrektur der Kalibrierung der Sensoren auf der Beifahrerseite erforderlich ist. Für den Fahrer hingegen werden die auf der Fahrerseite befindlichen Entfernungsmesssensoren der Sensoranordnung, wie oben angegeben, entsprechend korrigiert. Für den Fahrer und den Beifahrer gibt es somit unterschiedliche Kalibrierungen.Become Distance sensors use the high-frequency signals transmitted through the user's body evaluate it, it is possible to perform operator actions, which are made by a driver, that of a passenger to distinguish by putting in the vehicle seats high-frequency transmitter integrated, the differently coded high-frequency signals send out. In a particularly preferred embodiment, it is therefore provided that a calibration for another user is executed accordingly. This offers the advantage that through the body the other user (passenger) caused interference with the Distance measuring sensors taken into account in an operator action can be, which usually concern just the sensors, the are not influenced by the user (driver). This means that for one Passenger a correction of the calibration of the sensors on the passenger side is required. For the driver, on the other hand, will be on the driver's side Distance measuring sensors of the sensor arrangement, as indicated above, Corrected accordingly. For The driver and the passenger therefore have different calibrations.
Die Merkmale der vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des Kalibrierungsverfahrens auf.The Features of the advantageous embodiment the device according to the invention have the same advantages as the corresponding features of the calibration procedure on.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:following the invention will be described with reference to a preferred embodiment closer to a drawing explained. Hereby show:
Die
Sensoranordnung
In
Der
Fahrer
Zeitgleich
mit dem Erfassen des bekannten Orts (Berührort) wird von den Entfernungsmesssensoren
S1-S4 jeweils ein erster Sensormesswert erfasst
Hat
die Auswertung ergeben, dass der bekannte Ort (Berührort) in
dem festgelegten Ortsbereich liegt, so wird mit der Kalibrierung
fortgefahren. Eine Position des sogenannten bekannte Orts muss zu
Beginn des Verfahrens noch nicht bekannt sein. Der Nutzer wird ursprünglich lediglich
aufgefordert, die Anzeigevorrichtung
Von
den einzelnen Entfernungsmesssensoren S1-S4 sind jeweils ein Minimalabstands-Sensormesswert, ein
Maximalabstands-Sensormesswert und eine Vorgabe-Geradensteigung
als Anfangsvorgabewerte bekannt. Die Entfernungsmesssensoren S1-S4
werden so betrieben, dass sie bei einem minimalen Abstand des Fingers
Anhand
der so ermittelten Geradensteigungen und den bekannten Minimalabstands-Sensormesswerten
werden so genannte Einheitsabstands-Sensormesswerte berechnet
Da
der Einbauraum für
eine Multifunktionsbedienvorrichtung in Mittelkonsolen von Kraftfahrzeugen
jedoch begrenzt ist, ist die Multifunktionsbedienvorrichtung und
somit die Sensoranordnung häufig
so eingebaut, dass sich ein Knie des Fahrers
Nach
dem der Einheitsabstands-Sensormesswert korregiert ist, wird vorteilhafterweise
anschließend
die entsprechende Geradensteigung des Entfernungsmesssensors S4
ebenfalls neu berechnet
Ist
unter dem Beifahrersitz
Im
Zusammenhang mit
Für die weitere
Berechnung wird ferner ein so genanntes y-Verhältnis der Anzeigevorrichtung definiert.
Für dieses
gilt: wobei ySH die
Anzeigenvorrichtungshöhe
angibt. Das y-Verhältnis
ist der Kehrwert des häufig
verwendeten Abbildungsverhältnisses
(aspect ratio). Die Abstände d1,
d2, d3 und d4 des bekannten Orts
Hierbei ist zu beachten, dass bei der Normierung auf die Anzeigevorrichtungsbreite die Anzeigevorrichtungshöhe durch das y-Verhältnis yRatio gegeben ist.in this connection It should be noted that when scaling to the display device width the display device height through the y-ratio yRatio is given.
Anschließend können anhand
der Minimalabstands-Sensormesswerte MinAbstSenMW1-MinAbstSenMw4 und
den ersten Sensormesswerten SenMw1.1, SenMw2.1, SenMw3.1, SenMw4.1
und den ermittelten Abstandswerten d1 bis d4 jeweils die entsprechende Geradensteigung
c.f1-c.f4 ermittelt werden. Es gelten folgende Gleichungen.
Ein "c." vor einer Größe soll andeuten, dass dieser Wert bei der Kalibration bestimmt wurde und kein Vorgabewert ist.A "c." in front of a size indicate that this value was determined during calibration and no Default value is.
Da die Entfernungsmesssensoren S1 bis S4 so betrieben werden, dass der Minimalabstands-Sensormesswert immer erreicht wird und die Kennlinie einen Freiheitsgrad hinsichtlich eines Achsenabschnitts der Geradengleichung aufweist, können die einzelnen Entfernungsmesssensoren so eingestellt werden, dass sie jeweils einen einheitlichen Minimalabstands-Sensormesswert liefern.There the distance measuring sensors S1 to S4 are operated so that the minimum distance sensor reading is always achieved and the characteristic one degree of freedom has an intercept of the straight line equation, the individual distance sensors are adjusted so that they each provide a uniform minimum distance sensor reading.
Anschließend wird
der so genannte Einheitsabstands-Sensormesswert für die einzelnen
Entfernungsmesssensoren ermittelt. Dieser ergibt sich aus einer
Addition der Geradensteigungen multipliziert mit dem Einheitsabstand
und des Minimalabstands-Sensormesswerts.
In einigen Situationen kann es jedoch auftreten, dass der so ermittelte
Einheits-Sensormesswert außerhalb
eines Wertebereichs liegt, den der jeweilige Entfernungsmesssensor
S1-S4 überhaupt
erzeugen kann. Dies bedeutet, dass der bestimmte Einheitsabstands-Sensormesswert
zu einer Position des vermessenen Objekts korrespondiert, der außerhalb
eines maximalen Messbereichs des entsprechenden Entfemungsmesssensors
liegt. Daher wird bei der Bestimmung des Einheitsabstands-Sensormesswerts
eine Abfrage hinsichtlich dieses maximalen Sensormesswerts, also eines
Maximalabstands-Sensormesswerts,
vorgenommen. Die entsprechenden Formeln zur Berechnung der Einheitsabstands-Sensoresssensormesswerte
c.EinhAbstSenMw lauten somit wie folgt:
Um,
wie oben erläutert,
die Sensoren, die dem Nutzer zugewandt sind, nutzerabhängig zu
korrigieren, werden zweite Sensormesswerte erfasst. Entsprechend
der oben angegebenen Formel wird der Abstand d2.2 von dem Entfernungsmesssensor S2
bestimmt. Ist dieser kleiner 0,1 (1/10-tel des Normabstands) und
der Fahrer
Der
Einheitsabstands-Sensormesswert des Sensors S4 wird anhand folgender
Formel korrigiert:
Der
hierin auftretende Kniefaktor ist empirisch bestimmt wie oben erläutert. Die
entsprechenden Korrekturgleichungen für einen Beifahrer lauten:
Bei den verwendeten Entfernungsmesssensoren S1-S4 ist der Sensormesswert bei einem minimalen Abstand maximal und nimmt mit einer zunehmenden Entfernung des vermessenen Objekts von dem Entfernungsmesssensor auf den vorgegebenen Maximalabstands-Sensormesswert ab. Die obigen Berechnungen können jedoch auch für Sensoren durchgeführt werden, bei denen der Sensormesswert bei einem minimalen Abstand von dem Entfernungsmesssensor minimal ist und mit zunehmender Entfernung des vermessenen Objekts bis zu dem Maximalentfernungsabstands-Sensormesswert zunimmt. Die obige Berechnung wurde mit einer Normierung auf die Anzeigenflächenbreite ausgeführt. Es kann jedoch jede beliebige andere Normierung gewählt werden. Ferner können Entfernungsmesssensoren verwendet werden, die nach einem anderen Messprinzip wirken, beispielsweise einem optischen Messprinzip, bei dem eine Reflexion von Licht als Messgröße dient.at the distance measuring sensors S1-S4 used is the sensor measured value at a minimum distance maximum and increases with an increasing Removal of the measured object from the distance sensor to the predetermined maximum distance sensor reading. The above calculations can but also for Sensors performed where the sensor reading is at a minimum distance from the distance sensor is minimal and with increasing distance of the measured object up to the maximum distance sensor reading increases. The above calculation was done with a normalization to the Display area width executed. However, any other standardization can be chosen. Furthermore, can Distance sensors used after another Measuring principle act, for example, an optical measuring principle, in which a reflection of light serves as a measured variable.
Werden Entfernungsmesssensoren verwendet, die eine Signalstärke eines über einen Körper eines Nutzers übertragenen Hochfrequenzsignals auswerten, so ist ein Ausführen einer fortlaufenden Kalibrierung und ein Ausführen der Kalibrierung bei jedem Fahrtantritt besonders vorteilhaft. Änderungen bei der Einkopplung des Hochfrequenzsignals in den Nutzer können so besser berücksichtigt werden. Diese Änderungen bei der Einkopplung hängen von dem Nutzer, der Sitzposition, der Kleidung usw. ab. Auch die Übertragung selbst hängt von variierenden Faktoren, beispielsweise einer Hautfeuchtigkeit oder einer Luftfeuchtigkeit usw., ab.Become Distance sensors use a signal strength of one over one body transmitted by a user Evaluate high frequency signal, so is performing a continuous calibration and a run the calibration at each ride particularly advantageous. Changes in the coupling of the high-frequency signal in the user so better considered become. These changes hang during coupling from the user, sitting position, clothes, etc. Also the transmission itself hangs of varying factors, such as skin moisture or a humidity, etc., off.
- 11
- MultifunktionsbedienvorrichtungMulti-function operating device
- 22
- Vorrichtung mit einer Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objektscontraption with a sensor arrangement for determining a position of an object
- 33
- Sensoranordnungsensor arrangement
- 44
- Fingerfinger
- 55
- Fahrerdriver
- 66
- Fahrersitzdriver's seat
- 77
- HochfrequenzsenderRF transmitter
- S1-S4S1-S4
- EntfernungsmesssensorenDistance Measuring Sensors
- 88th
- Anzeigevorrichtungdisplay device
- 99
- Beifahrersitzpassenger seat
- 1010
- weiterer HochfrequenzsenderAnother RF transmitter
- 1111
- Recheneinheitcomputer unit
- 1212
- festgelegter Ortsbereichfixed local area
- 1313
- bekannter Ortknown place
- 1414
- weiterer bekannter OrtAnother known place
- 2020
- Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnungmethod for calibrating a sensor arrangement
- 2121
- Ausgeben einer AufforderungOutput a call
- 2222
- Erfassen des bekannten Orts auf einem positionsbestimmenden SensorTo capture the known location on a position-determining sensor
- 2323
- Erfassen erster SensormesswerteTo capture first sensor readings
- 2424
- Überprüfen, ob der bekannte Ort in einem festgelegten Ortsbereich desCheck if the well-known place in a fixed area of the
- positionsbestimmenden Sensors liegtposition determining Sensor is located
- 2525
- Bestimmen der Entfernungen des bekannten Orts von denDetermine the distances of the known place of the
- Entfernungsmesssensoren S1-S4Distance Measuring Sensors S1-S4
- 2626
- Ermitteln der GeradensteigungenDetermine the straight line slopes
- 2727
- Ermitteln der Einheitsabstands-SensormesswerteDetermine the unit spacing sensor readings
- 2828
- Ausgeben einer zweiten AufforderungOutput a second call
- 2929
- Erfassen des weiteren bekannten OrtsTo capture the other known place
- 3030
- Erfassen der zweiten SensormesswerteTo capture the second sensor readings
- 3131
- Abfrage, ob der weitere bekannte Ort einen Grenzwertabstand unterschreitetQuery, whether the other known place falls below a limit distance
- 3232
- Korrektor des Einheitsabstands-Sensormesswerts für den Sensor S1proofreader of the unit-distance sensor measured value for the sensor S1
- 3333
- Korrektur der Geradensteigung für den Entfernungsmesssensor 1correction the straight line slope for the distance measuring sensor 1
- 3434
- Korrektur des Einheitsabstands-Sensormesswerts des Sensors S4correction the unit-distance sensor measured value of the sensor S4
- 3535
- Korrektur der Geradensteigung des Sensors S4correction the straight line slope of the sensor S4
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-
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